转炉二次除尘系统升级改造的选择与运行实践

刘希文

【摘 要】 唐钢长材部在转炉二次除尘系统改造中，摒弃了通常采用的增加过滤面积，降低过滤风速的改造方法，将核心的滤料更换为高效低阻力的覆膜滤料，从而大大降低了改造成本，改造后的粉尘的排放量控制在了很低的水平，风机系统能耗也大大降低。

【关键词】 转炉 二次除尘 深层过滤 表面过滤

1 引言

随着京津冀及周边雾霾天气的频繁发生，国家及地方政府对环保提出了更高的要求，为了达到《炼钢工业大气污染物排放标准》特别排放限值，唐钢拟对线材部55吨转炉二次除尘系统进行除尘改造，而如何改造是面临的重要课题。为了达到尽量投资少，对生产影响小，改造效果好的目的，我公司对转炉二次除尘系统改造方案进行了深入调查研究，选择了一种切实可行的改造方案。

2 改造方案的选择

目前《炼钢工业大气污染物排放标准》特别排放限值：粉尘排放浓度为15mg/m3，而现有转炉二次除尘系统布袋除尘后的粉尘排放浓度只能达到30mg/m3左右；要达到粉尘排放浓度15mg/m3，常用的改造方法主要有两种，一是对布袋除尘器进行扩容改造，增加布袋除尘器的过滤面积，降低过滤风速；二是布袋除尘器的过滤面积不变，将滤料更换为透气性能好、除尘效率高的高性能滤料。经过深入研究分析，最终在综合了两个方案优缺点的基础上，选择采用更换为高效的过滤材料的改造方案。改造方案的选择主要考虑了以下几方面的因素：

（1）增加过滤面积需要增加布袋除尘器的过滤室。如果在原有除尘器上增加过滤面积，必须安排较长的停炉施工时间，对转炉正常生产影响较大；而且现场场地狭窄，施工难度大，甚至无增加过滤室的有效空间；增加过滤室和过滤面积的一次性投资较大。

（2）增加布袋除尘器的过滤面积虽然可以降低过滤风速，减少粉尘穿过滤袋的几率，提高除尘器的除尘效率，但是过滤风速选择多大合适，没有成功的借鉴经验；如果过滤风速选择偏大，仍有达不到特别排放限值的可能；仍然需要寻找一种高效的布袋除尘器滤料。

（3）如果能够找到一种在现有的布袋除尘器过滤面积不变的情况下，在过滤风速较高的情况下能够长期稳定达到特别排放限值要求的过滤材料，就可以做到改造时间短，不需要增加占地面积，对生产无影响的问题。因此，寻找高性能布袋除尘器滤料就成了本次改造能否成功的关键。

3 除尘器滤料选择

在确定了改造方案后，选择何种滤袋就成了决定改造成败关键的一步。目前市场上常用的滤料有普通非覆膜滤料和覆膜滤料两种。普通非覆膜滤料由于其纤维间的孔隙较大，其自身很难起到很好的粉尘过滤效果。其过滤过程通常是最初接触滤料的粉尘一部分穿透滤料，还有一部分滞留在滤料的表层，滞留在滤料表层的粉尘逐渐形成一层初始粉尘层，使得滤料的孔隙减少而提高过滤效率，这就是所谓的“深层过滤”。而每次清灰则又破坏了这层用于过滤的初始粉尘层，造成每次清灰后排放的粉尘浓度有明显波动。（如图1）随着过滤的进行，粉尘会顺气流压力不断渗入滤料，一部分滞留在滤料内，另一部分灰穿透滤料，尤其是对于粒径较小的细微粉尘穿透率非常大，所以采用普通滤料，在较高过滤风速下，很难达到《炼钢工业大气污染物排放标准》（GB 28664-2012）特别排放限值要求。而覆膜滤料是指在普通滤料的基础上压覆上一层膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜，如下图2。ePTFE是一种高分子聚合物，具有不粘灰、憎水和化学性能稳定等特点。ePTFE薄膜的纤维组织极为细密，粉尘能被阻挡在这层薄膜之外，使含尘气体经过滤料后的粉尘排放量接近于零，能有效过滤PM2.5等细粉尘。这种过滤通常被称之为“表面过滤”。

由于膨体聚四氟乙烯（ePTFE）薄膜本身具有不粘灰、憎水和化学性能稳定等特点，使薄膜滤料具有了极佳的清灰性能，可降低清灰强度，减轻滤料的磨损，使滤袋的使用寿命大大延长，而且能保证过滤阻力始终保持在很低的水平。由于滤料阻力较低，确几乎恒定不变，使得除尘系统处理气流量始终保持在较高的水平。通过对国内成功应用薄膜滤料的相关案例进行现场考察，分析研究，最终决定选用美国戈尔公司生产的Gore覆膜滤料。

4 改造后的运行效果

我们首先对3#转炉二次除尘进行了改造，并跟踪监测其除尘效果。在对除尘器进行了一些简单的整改后，不影响转炉生产的情况下，将脉冲布袋除尘滤袋更换为戈尔覆膜滤袋。2013年9月改造完成后开始投入运行后，到现在已经稳定运行了半年多的时间。目前除尘系统运行效果良好，实测的粉尘排放浓度7.0～9.8 mg/m3，远低于特别排放限值要求的15mg/m3的标准。

按照3#转炉二次除尘风机高速运行风量55万m3/h，压差降低600Pa，低速运行30万m3/h，压差降低300Pa，高速和低速运行时间1：2，每年运行时间 按8000小时计算，通过上述公式（工况温度下空气密度系数取为1kg/m3），可以计算出3#转炉二次除尘改造后，每年风机节电达到47.22万度，按照每度电0.62元计算，年节电费用29.3万元。此外，清灰压力降低，清灰周期延长，不但节约了压缩氮气的能耗，还减少了清灰时对滤袋的损伤，延长了滤袋的使用寿命。改造前后运行效果情况对比见表1。

5 结语

通过长材部转炉二次除尘升级改造的成功实践，摸索出了对转炉生产无影响，一次性投资较小的既节能又能达到很好除尘效果的除尘升级改造方法，为钢铁企业除尘升级改造起到一定的指导作用，具有推广价值。

参考文献：

[1]刘小峰.PM2.5及其工业源头控制技术.《环保产业》，2011.9.